CN105784533A - 一种自动地下轨道称重式蒸渗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，包括测筒和位于测筒下方的地下室结构，地下室结构包括地下轨道、称重装置、以及数据采集器和控制***，均匀设置成多排多列的测筒通过测筒支撑架支撑，称重装置包括可在地下轨道上移动的轨道小车、升降器、小车顶板、以及设于小车顶板上的电子秤，小车顶板与升降器的自由端相连，小车顶板上设有滑轮导轨，电子秤通过底部设有滑轮，数据采集器与电子秤相连，轨道小车和电子秤均设有驱动其滑动的电机，控制***控制轨道小车和电子秤的电机运转、升降器的升降、以及数据处理和显示；本发明能够在减少对作物生长干扰的情况下对各个测筒进行独立准确测量，且成本较低，在农田蒸腾发测定试验中易于推广。

Description

一种自动地下轨道称重式蒸渗仪

技术领域

本发明涉及一种蒸渗装置，具体涉及一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，属于水利工程和农学领域。

背景技术

称重式蒸渗仪是利用电子秤或压力感应计测定蒸渗仪的质量变化，并依据水量平衡原理计算作物蒸腾发的重要实验仪器。目前应用较多的是地面可移动的称重式蒸渗仪***，如康跃虎等（2003）发明的“田间农作物吊挂式称重电测蒸渗仪（申请号：CN02240064.8）”，但该***的称重设施建于地上，称重期间刮风、下雨对测量有较大的影响，同时人工作业对作物的生长环境有一定干扰，地上设施也会使作物生长环境与田间不同，造成试验数据的***误差；也有采用地下称重***，如张建丰（2012）发明的“基于弹簧平衡的高精度杠杆式称重蒸渗仪（申请号：CN201210123902.5）”，但每个蒸渗仪都需要一套称重设备，且造价高、占用的地下空间大，仅适用于重量级较大的称重试验。因此，急需要一种结构简单、操作方便，对作物生长干扰小、能根据需要独立测定各测筒质量变化的低成本称重式蒸渗***。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种结构简单、操作方便，在地下室中进行监控测量，通过电动轨道式小车搭载可移动电子秤，能够自动化地对各测筒进行独立测量的一种低成本地下轨道称重式蒸渗仪，其中的测筒数量可达数十个。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：包括用于种植作物的测筒和位于测筒下方的地下室结构，所述地下室结构包括设于地面的地下轨道、设于地下轨道上的称重装置、以及数据采集器和控制***，所述均匀设置成多排多列的测筒底部通过纵向设置的测筒支撑架支撑，所述称重装置包括设于地下轨道上可以移动的轨道小车、设于轨道小车上可伸缩的升降器、小车顶板、以及设于小车顶板上对测筒进行称重的电子秤，所述小车顶板与升降器的自由端相连，所述小车顶板上设有沿着每列测筒方向的滑轮导轨，所述电子秤通过底部设置的滑轮可沿着滑轮导轨滑动，所述小车顶板宽度小于纵向设置的测筒支撑架之间间隙，所述数据采集器与电子秤相连，所述轨道小车和电子秤均设有驱动其滑动的电机，所述控制***控制轨道小车和电子秤的电机运转、以及升降器的升降、以及数据采集器所采集的数据处理和显示。

作为改进，所述每列测筒和轨道小车之间、所述电子秤和每个测筒之间均设有定位装置，使称重时，电子秤和测筒前后左右均可对准，减少称重误差。

作为改进，所述定位装置为分别设于每一个测筒中心正下方、电子秤底部中心和小车顶板上测点处的红外***。

作为改进，所述电子秤上设有定位凸环，所述每个测筒底部设有与定位凸环相匹配的定位凹环。

作为改进，所述测筒支撑架下方设有测筒托盘，所述测筒托盘与测筒底部通过测筒托盘连接杆相连，所述测筒托盘与测筒支撑架之间留有一定供称重测筒用的间隙，所述测筒托盘连接杆尺寸小于测筒支撑架纵向设置的测筒支撑架之间间隙，所述定位凹环设于测筒托盘底部。

作为改进，所述地下室结构还包括排水***和防雨棚。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种全新的对种植作物的测筒进行测量的装置，其具有以下优点：

（1）结构简单、操作方便，在地下室中进行操控避免了刮风下雨对测量精度的影响，减少对作物生长的干扰，精密测定仪器在地下室内便于维护。

（2）通过轨道小车搭载单台电子秤，能够对每个测筒进行独立测量，大幅度降低了成本。

（3）通过全自动程序控制软件智能操控各设备工作，节省人力，实验结果准确可靠。

（4）根据需要，测筒的数量可达数十个，能满足不同处理和重复的试验对测筒数量的要求。

附图说明

图1是本发明测筒的顶层平面示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明称重装置结构示意图。

图4是本发明称重测筒托盘顶起关系主视图。

图5是本发明重测筒托盘俯视图。

图6是本发明工作流程图。

图中，1-地下室，2-地下轨道，3-测筒4-测筒保护套，5-测筒支承架，6-称重装置，7-轨道小车，8-升降器，9-小车顶板，10-滑轮轨道，11-滑轮，12-电子秤，13定位凸环,14定位凹环,15-测筒托盘，16-测筒托盘连接杆，17-红外***。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步说明。

参见图1、图2和图3，本发明包括地下室结构1和用于种植作物的测筒3，所述地下室结构1包括设于地面的地下轨道2、设于地下轨道2上的称重装置6、排水***、防雨棚、以及数据采集器和控制***，本发明的测筒3为钢结构，直径0.63m，高1.1m，内部填装土壤，土体表面可以栽培作物或任其裸露。测筒保护套4为外径0.8m、内径0.55m的白色不锈钢环,用来减少土体吸热并防止雨水渗漏进入测筒3与土体之间的缝隙。采用白色是为了减少太阳照射产生的热效应。

参见图2和图3，称重装置6包括轨道小车7、升降器8、小车顶板9、滑轮轨道10、滑轮11、电子秤12、定位凸环13、定位凹环14、测筒托盘15、测筒托盘连接杆16。轨道小车7的车轮嵌于地下轨道2上，升降器8固定于轨道小车7与小车顶板9之间，升降器8自动控制升降高度。

测筒支承架5分为竖向槽钢支架（垂直于地面）和横向槽钢支架，测筒3半埋入地下室后搁置于平行于地下室短边方向的横向槽钢支架上。红外***17同时布置于每个测筒3中心正下方、轨道小车7的小车顶板9的4个测点处和电子秤12底部中心位置。

小车顶板9的宽度略窄于横向槽钢支架5间隙的宽度。滑轮轨道10固定于小车顶板9之上，滑轮11安装于电子秤12下方滑轮轨道10中。依据灌溉试验规范要求，考虑到测量时的精度要求，电子秤12采用瑞士进口精密仪器，单价达15万元/台，为了降低设备总造价，只采用单台电子秤12，电子秤12可通过滑轮轨道10沿小车顶板9横向移动。定位凸环13共三个，安装于移动电子秤12上。定位凹环14共三个，安装于测筒托盘15下，定位凸环13与定位凹环14工作时互相咬合。

参见图4和图5，测筒托盘连接杆16固定于测筒3底部，为三根等角度（120°）圆形钢柱，且其尺寸小于横向槽钢间距尺寸。测筒托盘15与测筒托盘连接杆16用螺栓连接，测筒托盘15可拆卸。测筒托盘15初始工作时与横向测筒支承架5之间的竖向距离为30mm,升降器8能控制测筒托盘15上下移动的最大间距为15mm,故测筒托盘15上下移动时不会接触到横向的测筒支承架5。

本发明的工作流程表述如下：

如图6工作流程图所示，在地下室1内设定好全自动软件的工作时间，***开始自动运行，轨道小车7匀速纵向行驶在地下轨道2上，由第一排左边第一个测筒3中心正下方、小车顶板9的左边第一个测点和电子秤12底部中心的红外***17同时定位，定位成功后轨道小车7停止行驶。升降器8逐渐上升15mm，固定在移动电子秤12上的定位凸环13与固定在测筒托盘15下的定位凹环14互相接触完全咬合。电子秤12开始承受测筒托盘连接杆16所传递的力。电子秤12的示数变化情况由地下室1内的工控计算机智能采集。当工控计算机上示数趋于稳定时，电子秤12便完全顶起测筒3称重量,随后升降器8逐渐下降15mm,定位凸环13与定位凹环14分离，第一次称重完成。第二次称重开始时，电子秤12通过滑轮11沿小车顶板9从左向右横向移动，当第一排左边第二个测筒中心正下方、小车顶板9的左边第二个测点和电子秤12底部中心的红外***17定位成功后，电子秤12停止移动，升降器8上升15mm，后续称重操作与第一次相同。当第一排测筒全部称重完毕，轨道小车7继续向前行驶，到达第二排测筒正下方，电子秤12重新移动至左边第一个测筒正下方处，红外***17定位，升降器8上升15mm，后续称重操作与第一次相同。如此通过全自动程序控制软件操控轨道小车7、升降器8和电子秤12的运动，工控计算机上可记录各测筒质量变化数据，计算其土壤水变化量，得到土壤水蒸腾蒸发量或入渗量。

图6为本发明的蒸渗仪工作流程图，测筒3数量以三排测筒（12个）为例。

本发明的保护范围并不限于固定大小的地下混凝土结构或固定数量的测筒质量测定，通过改变相应的参数就可以满足更多的需求。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行某些结构尺寸以及部件数量的改动而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动属于发明权利要求及其等同技术的范围内，则发明的意图也包含这些改动在内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：包括用于种植作物的测筒(3)和位于测筒(3)下方的地下室结构，所述地下室结构包括设于地面的地下轨道(2)、设于地下轨道(2)上的称重装置(6)、以及数据采集器和控制***，所述均匀设置成多排多列的测筒(3)底部通过纵向设置的测筒支撑架(5)支撑，所述称重装置(6)包括设于地下轨道(2)上可以移动的轨道小车(7)、设于轨道小车(7)上可伸缩的升降器(8)、小车顶板(9)、以及设于小车顶板(9)上对测筒(3)进行称重的电子秤(12)，所述小车顶板(9)与升降器(8)的自由端相连，所述小车顶板(9)上设有沿着每列测筒(3)方向的滑轮导轨(10)，所述电子秤(12)通过底部设置的滑轮(11)可沿着滑轮导轨(10)滑动，所述小车顶板(9)宽度小于纵向设置的测筒支撑架(5)之间间隙，所述数据采集器与电子秤(12)相连，所述轨道小车(7)和电子秤(12)均设有驱动其滑动的电机，所述控制***控制轨道小车(7)和电子秤(12)的电机运转、以及升降器(8)的升降、以及数据采集器所采集的数据处理和显示。

2.如权利要求1所述一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：所述每列测筒(3)和轨道小车(7)之间、所述电子秤(12)和每个测筒(3)之间均设有定位装置。

3.如权利要求2所述一种地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：所述定位装置为分别设于每一个测筒(3)中心正下方、电子秤(12)底部中心和小车顶板(9)上测点处的红外***(17)。

4.如权利要求3所述一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：所述电子秤(12)上设有定位凸环(13)，所述每个测筒(3)底部设有与定位凸环(13)相匹配的定位凹环(14)。

5.如权利要求1至4所述任意一种地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：所述测筒支撑架(5)下方设有测筒托盘(15)，所述测筒托盘(15)与测筒(3)底部通过测筒托盘连接杆(16)相连，所述测筒托盘(15)与测筒支撑架(5)之间留有一定供称重测筒(3)用的间隙，所述测筒托盘连接杆(16)尺寸小于测筒支撑架(5)纵向设置的测筒支撑架(5)之间间隙，所述定位凹环(14)设于测筒托盘(15)底部。

6.如权利要求5所述一种自动地下轨道称重式蒸渗仪，其特征在于：所述地下室结构还包括排水***和防雨棚。